专利名称：自动加载可控弯曲的辊筒的制作方法
技术领域：
本发明涉及诸如用于造纸工业方面的可控弯曲的辊筒。但是，可控弯曲的辊筒可以用于任何应用场合，其中对辊筒表面的弯曲，或者当发生相反的弯曲变形时有时称之为凸肚的，要求能根据其与配合辊的压合来进行控制，以便形成一条直线的接触压合线或者在一对辊之间形成接触压合线的配合轮廓。
更具体地说，本发明涉及一种称为自动加载可控弯曲的压榨辊筒。在这种型式的可控弯曲的辊筒中，辊筒外壳可相对于其固定的支承辊筒辊，由一个与配合辊具有一定空间距离的初始位置向着与配合辊相接触的第二位置，在平移的方向上绕着枢轴转动。它在实现这种平移地绕着枢轴转动时其轴本身可以不发生运动，也不需要利用外部的杠杆臂，因此称为“自动加载”。
这种自动加载操作在本专业技术领域是已知的，例如在美国专利3，885，283号;4，213，232号;4，249，290号和4，520，723号中有所介绍。但是，现有的自动加载可控弯曲的辊筒，或者采用一个与辊筒轴两端部上的相对应的表面共同工作的带平行滑动表面的叉臂，或者采用一个或多个沿着辊筒的长度纵向支撑辊筒的支承块，以将辊筒沿径向放置到与配合辊筒相接触的位置上，以控制辊筒外壳的弯曲，并且提供压合力，或者两者兼有。靠同一个支承外壳的压力支承块提供所有这些功能，会导致在这些压力支承块上的磨损增加，以至损害各辊筒的工作寿命周期。
此外，该叉臂对着辊筒支撑轴的配合表面上的滑动作用，对辊筒的加载和卸载所需要的能量增加了，特别是当轴承被束缚时更是如此。这些滑动表面还需要具有严格的公差以便精确地运转和防止震动。因此，其制造费用是昂贵的。假如公差太大，则辊筒外壳的运动和与另一个辊筒的压合连接将不够准确。
在本发明中，辊筒外壳在辊筒的两个端部由轴承可转动地支撑着，该轴承的内圈安装在一个不转动的轴承环上。该轴承环又绕一个固定的辊筒支撑轴的纵向轴线而安装，并可绕枢轴转动地与该轴联接。这样可以使辊筒的两个端部上的轴承环绕着枢轴沿一个圆弧运动，该枢轴平行于辊筒的纵向轴线并与其间隔一定距离。
一对对置的受压活塞安装在辊筒轴的孔中，该活塞在辊筒的两个端部相对于其纵向轴线的径向伸出，并对着轴承环的内表面支承着。这样可以使以压力作动的活塞，可绕枢轴转动地将辊筒两个端部上的轴承环，从而将辊筒外壳相对于支撑辊筒轴运动。两个相对着的活塞支撑着轴承环，而枢轴则将辊筒外壳牢靠地安装，这样就不相应提供如一种滑动的叉臂式装置所要求的成本很高的严格的制造公差。
在两个轴承支撑之间的辊筒内部是一个或更多的用于对着辊筒外壳的内表面提供压力的支承块，以便控制辊筒外壳相对于一个在与配合辊相接触的压合线上并平行于辊筒的纵向轴线的平面内的弯曲变形或者凸肚。该压合加载支承块装置是与辊筒两端部的辊筒定位及加载活塞和轴承环装置完全分离的，而这样，则可以根据需要仅仅自由地进行辊筒表面的型面校正而可不考虑其所施加的载荷力。
依靠在辊筒两个端部的轴承下面的两相对着活塞和支承块的配置，这些加载活塞也可以用于改变辊筒上的弯曲或边缘校正工作以便控制纸板的轮廓形状。
此外，将和轴承下面的轴承环一起工作的辊筒定位及加载活塞和支承块，与相对着辊筒轴推压辊筒外壳以控制辊筒的弯曲变形或凸肚的支承块或多个支承块分离开，就可以采用不同型式的支承块完成上述两种功能。具体地说，可以用流体动压或流体静压支承块来控制辊筒的弯曲变形，而一种特殊型式的支承表面可以用于对着不转动的轴承环用于优化由辊筒加载支承块对着它所施加的力。这样可以使整个辊筒设计在柔性和应用方面具有更大的灵活性。
据此，本发明的一个目的是提供一种自动加载可控弯曲的辊筒，它具有分离的装置以对辊筒加载和控制其弯曲变形。
本发明的另一个目的是提供一种可控制弯曲的辊筒，其中该辊筒是通过将作用力施加在轴承上来实现辊筒的加载的，该轴承在一个相对于辊筒轴向外的方向上，以可绕着枢轴转动的方式支撑着该辊筒。
本发明的特征是辊筒的加载装置和弯曲校正装置相互间是独立的。
本发明的优点是由加载活塞致动的各支承块不是作用在转动的辊筒外壳上，而是直接支撑不转动的轴承环。
本发明的这些以及其它目的，特征和优点，对于本专业的技术人员来说，在阅读了结合
的最佳实施例的描述以后将会一目了然。
图1是一个可控弯曲变形的辊筒的局部侧剖视图，用以显示辊筒加载装置和辊筒外壳弯曲控制支承块;
图2是沿图1中的2-2线切取的一个剖视图，用以显示加载活塞和支承块，以及轴承环辊筒轴之间的枢轴连接情况;
图3是与图2相同的一个剖视图，但用以显示下部加载活塞被致动以将两个配合辊之间的啮合打开的情况。
图4是沿图1中4-4线切取的一个剖视图，用以显示弯曲控制支承块。
如图1所示，一个自动加载可控弯曲的辊筒具有一个中心支撑轴10，该轴带有由两端伸出的轴颈13。这些轴颈安装在两个相应的支撑11内，支撑将辊筒定位于所要求的位置上，如定位于造纸机中的压榨部上。
该可控弯曲的辊筒，一般以标号6表示，包括一个圆筒形外壳52，该外壳带有圆筒形辊筒环44，以螺栓固定在其前、后两端。轴承42的外圈固定位于辊筒两端的辊筒环44内，而其内圈则绕着筒形轴承环12固定着。在辊筒两端的轴承环12又由在辊筒两端部的一对相对着的加载支承块28，30支撑住。如图2和图3所示，上部加载支承块28又通过第一枢轴棒32支撑在第一活塞24上。相对应的下部加载支承块30是通过在辊筒两端部的第二枢轴棒34支撑在相应的下活塞26上。
两对活塞24、26以及它们相对应的支承块，都由位于支撑轴10内的与轴的纵向轴线4成直角的各自的孔(或空腔)25，27沿直径方向径向向外伸出。
为了保证支承块28、30在所有情况下都顶靠着轴承的内表面，甚至在空腔25、27内无液体压力时，也是如此，在每个活塞24、26的内部和活塞导杆38的相应端部之间设置弹簧，该活塞导杆通过辊筒轴线10与每个活塞24、26共同延伸。这样，弹簧39就压靠着导杆38的上端以便保持支承块28、30的各表面顶靠着轴承环12的内表面。
在辊筒的两端部的各辊筒环44的外端上是环形法兰46，该法兰具有一个中心孔54，最好是圆形的，其直径要大于轴颈13，以便在它与轴颈13之间形成一个间隙。在间隙54的两侧安装着内密封板48和外密封板50，密封板分别带有相应的内，外密封件49、51以便将环形法兰46对静止的轴颈13进行密封，该环形法兰46与辊筒外壳一起转动。内、外密封板48、50都固定在静止轴颈13上。
参看图1和图4，在静止的轴10内安装着一个弯曲支承块60，该支承块设置在一个纵向延伸的直槽63内。在支承块60的两端部各有一个端部密封组件36，该组件适应辊筒轴的挠曲而又保持与支承块60两端部的流体密封配合。以流体液压致动的支承块60就是这样在其各端部进行密封的，甚至当轴弯曲而支承块仍保持直的状态时也可密封。这种端部密封组件在贾斯特斯(Justus)等人的美国专利3，624，880号中有所介绍并申请专利权，该专利文件引述于此以作参考。这种端部密封组件36不属于本发明的内容组成部分，在此不作进一步的详述。
参看图2和图3，轴10具有一个平的侧面，该侧面至少在辊筒两个端部一个侧面上沿着并平行于其纵向轴线局部延伸。在辊筒两端部的轴承环12内，有一对枢轴支撑14用内六角螺钉20固定在轴10上。一个配合枢轴托架16安装在轴的两个端部的一对枢轴支撑14之间，并用内六角螺钉22安装在轴承环12上。为了将枢轴托架16与轴承环12进一步固定并对正，还将一个键17安置在它们之间。
在运转中，如图3所示，辊筒是完全静止的，其上部活塞24并不被液压液体致动。但是，在活塞导杆38的两端的弹簧39保持将活塞24、26以及与其连同工作的支承块28、30对着环12的环形内壁压紧。上部活塞24在它们的孔中的底部接触到底以便保持该辊筒外壳距轴线10有一个预定的距离。为了此处阐述的目的，现假定配合辊8是以固定的方式安装在纸张加工机内。在停机位置上，例如在造纸机换毛毯时，在固定辊8和可控弯曲的辊筒6之间产生出一个空隙“S”。当要求将辊筒6，8加载，即压合连接时，则压液就由泵66导入导管56和经过立管57进入上活塞24下面的空腔25中。该压力推动活塞24在支撑轴10的空腔内向上运动，并由此将轴承环12和安装在各轴承环12上的轴承42绕着枢轴销18沿着弧形的轨道向上举起。该弧形轨道的范围如图3中α角所示。该辊筒外壳52就是这样被向上抬起并对着辊8的表面沿着接触压合线进行加载。其加载位置如图2中所示，其中活塞24、26距轴的中心是等距离的而且绕着枢轴销18运动的弧形轨道是与通过压区线“N”和辊筒轴线4所形成的平面相切的。
轴承环的向上运动导致环形法兰46产生一个相对于外密封板51和内密封板48的弧形运动，该两密封板相对于轴10的轴颈13是固定的。密封件49、51阻止了液压流体由可控弯曲的辊筒6和在环法兰46内的间隙54的内部溢出，以便允许辊筒外壳52绕着辊筒轴线4运动。换言之，当轴承环12和辊筒外壳52的旋转轴线实际上绕着枢轴销18运动时，则辊筒就会在侧向沿着一对滚压对偶的旋转轴线之间延伸的平面之间的大致的轨道上以平移的方向有效地移动。
为了控制辊筒6沿着接触压合线对着辊8的弯曲变形，泵70被起动，所产生的液压流体经过导管62，一个或多个立管65导入支承块60下面的空腔63内。在该具体实施例中，支承块60是一个活塞和支承块的组合件。它们可以分离成两部分。此外，在该实施例中，仅描述有一个支承块60，而该支承块在辊筒外壳表面的有效工作长度范围内延伸。众所周知，在工业中是采用多个分离的轴承块来起控制弯曲变形的作用。这些分离的支承块可以沿着辊筒的长度上设有纵向的间隙距离或者以端部互相靠紧排列。此外，如果需要，它们可以单独进行液压致动。弯曲支承块60的结构的这些特征其本身不属于本发明的组成部分，因而不再进一步详述。
与辊筒外壳52的内表面相接触的支承块60的上表面上带有多个凹坑61，该凹坑内含有压液体，用于对着辊筒外壳形成润滑力以便控制其相对于支撑轴10的弯曲变形。该支承块，或若干支承块60就是这样以液压致动的方式对辊筒6，8之间的接触压合线的轮廓和形状进行控制，而与单独致动的液压活塞24通过其支承块作用于辊筒两端部的力无关。当然，这些弯曲支承块，或单个支承块60如果需要时也可以用于提供附加的独立的压合加载力。在辊筒内膨胀的压液经过一个贮槽67通过输出导管64排出去。
当需要释放在两辊筒之间的压合载荷和打开两辊筒之间的空隙“S”时，如为了进行辊筒的维修或更换，或者在造纸机上更换毛毯时，液压泵66和70都被停止工作，并将导管56和62内的液压压力降到接近0值。如果需要可以起动液压泵68，并通过导管58和立管59导入压力液体，以便将下部活塞26和支承块30由轴10向外推动，以帮助辊筒外壳52产生离开辊筒8的运动并产生间隙“S”。
如果可控弯曲的辊筒6设置在纸幅加工设备的一个配合辊8的上面时，该辊筒的加载步骤，包括活塞24、26和它们相对应的支承块28、30，是在向下的位置。换言之，该可控弯曲的辊筒是以其弯曲支承块60直接向下而转动的。进行定位和加载时，将液压流体经过导管56导入活塞24以卸载，同时降低导管58的压力并且当需要时将压力流体导入导管62和来致动支承块60。
在所显示的实施例的一个变型中，在辊筒两端的加载支承块28、28和30，30可以进行独立地控制，通过位于辊筒前面的泵66，68经由导管56，58来控制前加载支承块28，30，而通过位于辊筒的后面的泵66a，68a经由以虚线表示的导管56a，58a来控制后加载支承块28，30。这种前面和后面的加载活塞和支承块的独立控制使辊筒6的两最外端部处相对于配合辊8的边缘负载可以改变。当控制纸板的厚度是重要的时候，这种灵活性在用于压光机中是很有用的。
但是，该辊筒提供了一种在通用性和灵活性方面的新的尺度，甚至当位于辊筒两端部的相对应的加载活塞24，26一起进行液压致动时也是如此。例如，当辊筒6是位于一对辊的配合辊的下面，而且辊筒6不是从动辊筒时，在辊筒两端部的加载活塞24可以被致动驱使辊筒外壳52与辊8进行压合，因为弯曲支承块60不需要推动辊筒外壳进入工作位置，因此可以保持不被促动。这样就可以在可控弯曲的辊筒6被提高到机器的速度时将弯曲支承块60进行压合。这样就容许在自动加载式的可控弯曲辊筒中采用液压式弯曲支承块。由于流体动压力操纵的弯曲支承块60需要在支承块和辊筒外壳的内壁的界面上具有一个楔形油膜，而且由于这只能由随着与弯曲支承块的前缘相啮合的转动辊筒外壳转动的油膜才能提供，假如弯曲支承块本身仅仅是将辊筒外壳放置在与配合辊8压靠的位置的装置时，则液体动压力操纵的可控制弯曲辊筒就不能采用。这是由于在弯曲支承块上面支撑辊筒外壳所需的楔形油膜仅仅当辊筒外壳转动时才会形成，因此除非是辊筒外壳与其对偶的辊压合在一起之前已在转动，在弯曲支承块和辊筒外壳的内表面之间的接触基本上是干的，而且在这些表面之间一开始产生相对运动时在能够产生油膜之前就将导致严重的磨损。
当配合辊8位于可控弯曲辊筒6的下面时，在某些情况下，可控弯曲辊筒本身的重量就可以在两个辊之间提供足够的压合力而不需要致动弯曲支承块60。
在这两种情况下，活塞24，26既可以用于提供附加压合作用力也可以在辊筒两端部的边缘施加卸载力，这要根据当弯曲支承块在操纵弯曲支承块60达到所要求的辊压合轮廓形状时，活塞所施加的作用力是同一方向还是相反方向来决定。
这样，一种自动加载可控弯曲的辊筒已经显示出并进行描述，该辊筒可达到所述目的。其结构设计简单而使用是多用途的。它可在成对偶的辊中置于另一个辊的上面或者下面，或者置于两辊筒之间。施加于配合辊上的压合载荷或作用力是通过作用于支承环上的加载活塞的压力提供的，而弯曲或凸肚的轮廓形状控制可以通过弯曲支承块来实现。该加载活塞24，26和弯曲支承块60可以一起进行工作以提供压合力。在辊筒两端部的独立的边缘的控制可以通过单独控制弯曲支承块的加载活塞或者以单独的液压流体源来实现。支承环的运动是绕着支撑轴进行的，但辊筒是对着另一个辊进行有效地平移地加载。这样就消除了采用外部摇摆臂、空气弹簧和它们所需要的空隙的必要性。辊筒加载和压合弯曲的控制都是通过内部机构进行的。轴承环是固定在辊筒轴上，而辊筒外壳可以在控制条件下相对于辊筒的纵向轴线向外移出。
自然，在结构上和操纵方面的某些变化对于那些技术人员是容易做到的。应当可以理解，上述描述是结合各最佳实施例进行的，但在权利要求范围内本发明可以通过其它方式予以体现和实施。
权利要求
1.一种可控制弯曲的压榨辊，包括带有纵向轴线的静止的辊筒轴；可动地安装在轴上的支承支撑装置；绕着辊筒轴设置的辊筒外壳；在辊筒外壳两端部的支承，用于将辊筒外壳可转动地支撑在轴承支撑装置上；设置在辊筒轴和轴承支撑装置之间的压力装置用于支撑着轴承支撑装置并且强制地推动该支撑装置以及当需要时将辊筒外壳相对于辊筒的纵向轴线向外推出。
2.如权利要求1所述的可控弯曲的辊筒，其特征为所述轴承支撑装置包括一个环绕着辊筒轴而设置的轴承环;所述轴承环可转动地连接在轴上。
3.如权利要求1所述的可控弯曲的辊筒，其特征为所述压力装置至少包括一个加载支承块，用于可施加压力地支撑着在轴承支撑装置上的轴承。
4.如权利要求1所述的可控弯曲的辊筒，其特征为所述轴承支撑装置包括在辊筒两端部的轴承环;上述压力装置包括一对相对着的支承块，该支承块与辊筒两端部的轴承环相啮合，在每个端部至少有一个支承块可施加压力地支撑着每个轴承环。
5.如权利要求1所述的可控弯曲的辊筒，其特征为所述压力装置还包括一个活塞装置，该活塞装置可滑动地安置在辊筒两端部的辊筒轴的一个孔内，每个活塞装置以可施加压力的方式支撑着一个相应的加载支承块;还包括用于向每个活塞装置提供流体压力的装置。
6.如权利要求4所述的可控弯曲的辊筒，其特征为所述压力装置还包括用于每个加载支承块的，可滑动地安置在辊筒两端部的辊筒轴的孔中的活塞装置，每个活塞装置可施加压力地支撑着一个相应的加载支承块。
7.如权利要求1所述的可控弯曲的辊筒，其特征为还包括一个弯曲支承块装置位于辊筒外壳内并与辊筒轴共同延伸;设置在辊筒轴内部的压力装置，用于向着弯曲支承块装置施加弯曲校正力和向着辊筒外壳进行弯曲，或凸肚的校正。
8.如权利要求7所述的可控弯曲的辊筒，其特征为还包括第一液压源，该液压源与辊筒轴和轴承支撑装置之间的压力装置连通而进行工作;第二液压源，该液压源与辊筒轴和弯曲支承块装置之间压力装置连通而进行工作。
9.如权利要求8所述的可控弯曲的辊筒，其特征为所述第一和第二液压源是相互独立的。
10.如权利要求1所述的可控弯曲的辊筒，其特征为所述压力装置包括在辊筒两端部进行单独控制的装置以便根据要求在辊筒两端部提供相等的或不等的支撑和加载作用力。
11.如权利要求10所述的可控弯曲的辊筒，其特征为该压力装置包括可控制液压的单独的液压源。
12.如权利要求5所述的可控弯曲的辊筒，其特征为还包括第一液压源，该液压源与在辊筒两端部的一对对置的活塞装置中相应的一个联接起来进行工作;第二液压源，该液压源与辊筒轴两端部的另一组的对置的活塞装置的相对应的一个联接在一起进行工作;由此则辊筒外壳可以根据需要有选择地在相对于辊筒轴的两相反方向上移动。
13.一种可控弯曲的压榨辊，包括带有纵向轴线的静止的辊筒轴;以可绕枢轴转动的方式连接在轴的靠近两端处的轴承环;绕着辊筒轴设置的辊筒外壳;靠近辊筒外壳两端部的轴承，用于可转动地支撑着在轴承环上的辊筒外壳;弯曲，或凸肚的校正控制装置，位于辊筒外壳内部并与辊筒轴共同延伸，用于向着辊筒外壳施加相对于辊筒轴的弯曲，或凸肚的校正作用力;设置在辊筒轴和轴承环之间的压力装置，用于支撑着该轴承环并且当需要时，将轴承环和辊筒外壳相对于辊筒的纵向轴线强制向外推出;液压源装置联接起来进行工作以形成一个通向压力装置的第一液压源和通向弯曲，或凸肚控制校正装置的第二液压源，用于致动压力装置和弯曲，或凸肚控制校正装置，以便分别将辊筒外壳相对于轴线推至一个工作位置，且需要时将辊筒的弯曲或凸肚相对于其与一对压榨辊中的配合辊的接触压合线保持一个合乎理想的轮廓形状并向着该对辊筒一起施加负载。
14.如权利要求13所述的可控弯曲的辊筒，其特征为该压力装置包括一对与位于辊筒两端部的轴承环相啮合的对置着的载荷支承块，至少在每个端部的一个载荷支承块可施加压力地支撑着每个轴承环。
15.如权利要求14所述的可控弯曲的辊筒，其特征为该第一液压源包括向着在辊筒两端部的载荷支承块的相对应的一个单独施加液压力的装置，由此在同一方向上支撑着轴承环的各支承块与在相反方向上支撑着轴承环的各载荷支承块是独立进行控制的。
16.如权利要求14所述的可控弯曲的辊筒，其特征为该弯曲，或凸肚控制校正装置至少包括一个安装在辊筒轴的空腔的弯曲支承块，该支承块用于相对于辊筒轴向着辊筒外壳施加一个向外的作用力。
17.如权利要求13所述的可控弯曲的辊筒，其特征为该压力装置包括在辊筒两端部，分别进行控制的装置，以便根据要求在辊筒两端部在同一方向上提供不同的加载作用力。
18.如权利要求17所述的可控弯曲的辊筒，其特征为该压力装置包括可控制液压的单独液压源。
19.如权利要求13所述的可控弯曲的辊筒，其特征为该第一和第二液压源被连结，以便致动压力装置以推动辊筒和对辊筒加载，并在同一方向上致动弯曲、或凸肚校正装置以校正弯曲，或凸肚。
20.如权利要求13所述的可开弯曲的辊筒，其特征为该压力装置还包括两相对着的活塞装置，该活塞装置可滑动地安置在辊筒两端部的辊筒轴的孔内，每个活塞装置可施加压力地支撑着一个相对应的载荷支承块;该第一液压源是可选择地供液给两相对着的活塞装置中相对应的一个，以便根据需要对辊筒外壳与弯曲控制装置在相同的方向或相反的方向上推动和施加载作用力。
全文摘要
一种自动加载可控弯曲的辊筒，其圆筒形外壳可转动地安装在前后轴承上，轴承又安装在位于辊筒两端部的可相对于一对对置活塞和支承块向外弧形运动的轴承环上。轴承环与辊筒轴铰接，以防止其纵方向的倾斜运动。两相对的活塞和支承块，对辊筒进行定位和加载使其与配合辊压合或脱离压合，这与控制辊筒的弯曲的单独的压合支承块的工作过程无关。在轴承环中活塞既可用于提供与压合支承块无关的附加压合载荷又可以提供反向的抵消载荷。二者都可用于边缘校正。
文档编号F16C13/02GK1030380SQ88101630
公开日1989年1月18日 申请日期1988年3月24日 优先权日1987年3月27日
发明者阿诺德·詹姆斯·罗阿力, 理查德·罗素·赫格特 申请人:美商贝洛特公司